本實(shí)用新型涉及一種軌道交通再生制動(dòng)能量綜合回收利用裝置，屬于軌道交通系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

軌道交通領(lǐng)域列車的制動(dòng)能量約占列車運(yùn)行牽引能量的20%～50%。制動(dòng)能量中除部分被鄰車吸收外，早期采用制動(dòng)電阻吸收剩余再生制動(dòng)能量，這樣便將能量白白浪費(fèi)掉，并且電阻耗能產(chǎn)生的溫升將會(huì)提高隧道溫度，增加地鐵內(nèi)環(huán)控系統(tǒng)的負(fù)荷，目前中壓逆變產(chǎn)品技術(shù)趨于成熟穩(wěn)定，國(guó)內(nèi)多條地鐵線路正在掛網(wǎng)應(yīng)用。中壓逆變產(chǎn)品將列車產(chǎn)生的再生制動(dòng)能量重新逆變回饋到交流電網(wǎng)，供線路上其它負(fù)荷使用，該方案節(jié)能，但是，回收的能量未必被地鐵系統(tǒng)全部吸收利用，未能體現(xiàn)出直接的經(jīng)濟(jì)效益，并且在將來(lái)隨著中壓逆變產(chǎn)品的更大規(guī)模應(yīng)用，由電子調(diào)制方式產(chǎn)生的電壓信號(hào)將會(huì)含有更多的諧波成分，對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利的影響。飛輪儲(chǔ)能裝置具備大功率的能量存儲(chǔ)與釋放能力，充放電次數(shù)高達(dá)千萬(wàn)次，使用壽命長(zhǎng)，能夠?qū)⒉东@的列車再生制動(dòng)能量直接用于驅(qū)動(dòng)列車運(yùn)行，節(jié)能效果明顯，但是單臺(tái)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能容量相對(duì)較低，目前逆變回饋裝置價(jià)格相對(duì)較低，但逆變回饋裝置單獨(dú)大量使用，會(huì)對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生干擾。

CN201310179540公開(kāi)了一種城市軌道列車再生制動(dòng)能量吸收利用系統(tǒng)及方法，其儲(chǔ)能單元和逆變裝置的動(dòng)作邏輯僅依據(jù)直流母線電壓值的高低變化，但在實(shí)際的地鐵牽引系統(tǒng)運(yùn)行中，直流母線電壓的高低變化由兩種因素構(gòu)成，1交流側(cè)供電網(wǎng)的電壓波動(dòng)，2列車的起制動(dòng)。對(duì)于僅由交流側(cè)供電網(wǎng)的電壓波動(dòng)，經(jīng)過(guò)不可控整流二極管后產(chǎn)生的波動(dòng)性直流母線電壓，由于并非為列車起制動(dòng)引起的直流母線電壓波動(dòng)，不應(yīng)對(duì)地鐵牽引網(wǎng)內(nèi)能量進(jìn)行吸收和釋放，為避免能量的浪費(fèi)，儲(chǔ)能單元和逆變裝置不應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生動(dòng)作。因此，僅根據(jù)直流母線電壓的高低確定儲(chǔ)能單元和逆變裝置的動(dòng)作邏輯，無(wú)法實(shí)現(xiàn)正確的動(dòng)作邏輯。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在解決上述問(wèn)題，而提供一種軌道交通再生制動(dòng)能量綜合回收利用裝置，通過(guò)檢測(cè)交流側(cè)供電網(wǎng)的電壓和直流母線牽引網(wǎng)電壓，確定地鐵牽引網(wǎng)直流母線電壓波動(dòng)的原因，由儲(chǔ)能單元和逆變裝置做出正確的動(dòng)作邏輯，達(dá)到節(jié)能和穩(wěn)定牽引網(wǎng)母線電壓的目的。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：

一種軌道交通再生制動(dòng)能量綜合回收利用裝置，包括10/35KV交流供電網(wǎng)、750VDC/1500VDC牽引網(wǎng)直流母線、儲(chǔ)能單元、逆變器，10/35KV交流供電網(wǎng)通過(guò)牽引變壓器、二極管整流器與750VDC/1500VDC牽引網(wǎng)直流母線電連接；

還包括一個(gè)邏輯控制單元；

750VDC/1500VDC牽引網(wǎng)直流母線與邏輯控制單元之間設(shè)置直流電壓檢測(cè)模塊，直流電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)750VDC/1500VDC牽引網(wǎng)直流母線電壓值，將其變送為0～5VDC電壓信號(hào)U1傳送至邏輯控制單元；

10/35KV交流供電網(wǎng)與邏輯控制單元之間設(shè)置交流電壓檢測(cè)模塊，交流電壓檢測(cè)模塊采集10KV/35KV交流供電網(wǎng)電壓值，并根據(jù)不可控二極管整流電路的整流比例系數(shù)得到牽引網(wǎng)直流母線的空載電壓值，而后將其變送為0～5VDC電壓信號(hào)U2傳送至邏輯控制單元；

儲(chǔ)能單元為飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)其驅(qū)動(dòng)柜控制單元接入750VDC/1500VDC牽引網(wǎng)直流母線，驅(qū)動(dòng)柜控制單元接收邏輯控制單元傳送的偏差直流電壓U，U=U1-U2；驅(qū)動(dòng)柜控制單元根據(jù)U值大小以及自身SOC值狀態(tài)作出決策，向飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的飛輪和接入750VDC/1500VDC牽引網(wǎng)直流母線的逆變器發(fā)出不同的控制指令；

逆變器的輸出一路至低壓交流供電網(wǎng)，另一路通過(guò)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)、升壓變壓器至10/35KV交流供電網(wǎng)。

采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是：

利用飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電特性實(shí)現(xiàn)列車再生制動(dòng)能量在地鐵列車內(nèi)部的回收再利用，相較于逆變回饋裝置將能量回饋至交流供電電網(wǎng)的方式，節(jié)能明顯，避免大量使用逆變回饋裝置后造成電網(wǎng)電能質(zhì)量的下降，同時(shí)又結(jié)合飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)無(wú)限容量持續(xù)工作的特性，吸收飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)滿電后無(wú)法吸收的部分能量，避免軌道交通列車再生自動(dòng)失效，同時(shí)降低整個(gè)項(xiàng)目的成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電控制示意圖；

圖3為工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1，一種軌道交通再生制動(dòng)能量綜合回收利用裝置，由10/35KV交流供電網(wǎng)、交流電壓檢測(cè)模塊、750VDC/1500VDC牽引網(wǎng)直流母線、直流電壓檢測(cè)模塊、牽引變壓器、二極管整流器、邏輯控制單元、飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)、逆變器、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)、升壓變壓器、低壓交流供電網(wǎng)組成，10/35KV交流供電網(wǎng)通過(guò)牽引變壓器、二極管整流器與750VDC/1500VDC牽引網(wǎng)直流母線電連接，為牽引網(wǎng)直流母線提供能量。

750VDC/1500VDC牽引網(wǎng)直流母線與邏輯控制單元之間設(shè)置直流電壓檢測(cè)模塊，直流電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)750VDC/1500VDC牽引網(wǎng)直流母線電壓值，將其變送為0～5VDC電壓信號(hào)U1傳送至邏輯控制單元。

10/35KV交流供電網(wǎng)與邏輯控制單元之間設(shè)置交流電壓檢測(cè)模塊，交流電壓檢測(cè)模塊采集10KV/35KV交流供電網(wǎng)電壓值，并根據(jù)不可控二極管整流電路的整流比例系數(shù)得到牽引網(wǎng)直流母線的空載電壓值，而后將其變送為0～5VDC電壓信號(hào)U2傳送至邏輯控制單元。

飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)型號(hào)為GTR200，其為機(jī)電一體化產(chǎn)品，包括飛輪部分、驅(qū)動(dòng)柜控制單元，飛輪部分為純機(jī)械式儲(chǔ)能，與永磁同步電動(dòng)/發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子合為一體；飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)其驅(qū)動(dòng)柜控制單元接入750VDC/1500VDC牽引網(wǎng)直流母線，驅(qū)動(dòng)柜控制單元接收邏輯控制單元傳送的偏差直流電壓U，U=U1-U2；驅(qū)動(dòng)柜控制單元根據(jù)U值大小以及自身SOC值狀態(tài)作出決策，向飛輪和逆變器發(fā)出不同的控制指令。

逆變器接入750VDC/1500VDC牽引網(wǎng)直流母線，逆變器的輸出一路至低壓交流供電網(wǎng)，另一路通過(guò)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)、升壓變壓器至10/35KV交流供電網(wǎng)。

參見(jiàn)圖2、圖3，上述裝置的工作流程是：

采用直流電壓檢測(cè)模塊檢測(cè)地鐵牽引網(wǎng)直流母線電壓值，將其變送為0～5VDC信號(hào)值，采用交流電壓檢測(cè)模塊采集交流供電電網(wǎng)電壓值，并按比例系數(shù)變換為平均直流電壓值，而后將其變送為0～5VDC信號(hào)值；利用地鐵牽引網(wǎng)直流母線電壓減去平均直流電壓，得到的差值定義為偏差直流電壓U。

飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)根據(jù)750VDC/1500VDC牽引網(wǎng)直流母線電壓值的高低與自身SOC 值狀態(tài)，做出向750VDC/1500VDC牽引網(wǎng)直流母線提供或吸收電能的動(dòng)作，有三種工作模式：充電模式；維持模式；放電模式。

當(dāng)偏差直流電壓U位于[-Ua，Ua]區(qū)間內(nèi)，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)處于維持操作模式，以1%功率充放電使飛輪維持在SOC=0.5的狀態(tài)，逆變回饋裝置不工作。

當(dāng)偏差直流電壓U位于[-U_a，-U_b]區(qū)間內(nèi)，地鐵列車處于加速啟動(dòng)狀態(tài)，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)執(zhí)行放電操作模式，且放電功率隨偏差直流電壓U的增大而增大，當(dāng)U位于[-U_b，-U_c]時(shí)，隨著偏差直流電壓U的增大，放電功率以100%功率輸出，放電過(guò)程持續(xù)至飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC值為0，逆變回饋裝置不工作。

當(dāng)偏差直流電壓U位于[U_a，U_b]區(qū)間內(nèi)，地鐵列車處于減速制動(dòng)狀態(tài)，若飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)SOC<1，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)處于充電操作模式，且充電功率隨偏差直流電壓U的增大而增大，當(dāng)U位于[U_b，U_c]時(shí)，隨著偏差直流電壓U的增大，充電功率以100%功率輸出，在此期間不斷監(jiān)測(cè)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的SOC值，當(dāng)SOC=1時(shí)，若偏差直流電壓U仍位于[U_a，U_c]區(qū)間內(nèi)，則啟動(dòng)逆變器，若逆變器回饋功率相對(duì)較小，則回饋至低壓交流供電網(wǎng)，若逆變器回饋功率相對(duì)較大，則通過(guò)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，升壓變壓器回饋至10KV/35KV交流供電網(wǎng)，將多余的再生制動(dòng)能量逆變至交流供電電網(wǎng)。

上述實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型作舉例說(shuō)明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。